CFA Level I 定量方法与固定收益练习:速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 20 道练习题,完整解答附在最后。

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1公式与方法

货币的时间价值

终值
FV = PV·(1 + i)n
现值
PV = FV/(1 + i)n
每年多个计息期
i = r/m, N = m·n
年金现值
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
年金终值
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

方法

  1. 画出时间轴,标出每笔现金流及其发生时间。
  2. 利率要与计息期匹配:按月付款用月利率。
  3. 单笔金额用 FV = PV·(1 + i)ⁿ,等额付款用年金公式。
  4. 检查答案的符号和数量级。

NPV 与 IRR

净现值
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
等额现金流
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
内部收益率
使 NPV = 0 的 r
决策
NPV > 0(或 IRR > 要求收益率)时接受

方法

  1. 列出所有现金流及其年份;第 0 年的投资为负。
  2. 对每笔现金流折现:CFt/(1 + r)t。
  3. 求和得到 NPV。为正表示项目收益率高于 r。
  4. 求 IRR 时,用试算或插值找出使 NPV 为零的利率。

债券定价与收益率

债券价格
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
半年付息
C/2、y/2 和 2n 期
当期收益率
C/P
价格与收益率
收益率上升 → 价格下降

方法

  1. 求每期票息和每期收益率。
  2. 价格 = 票息的现值(年金)+ 面值的现值。
  3. 半年付息时,票息减半、收益率减半、期数加倍。
  4. 检验:若收益率高于票面利率,价格低于面值。

CAPM 与 WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
企业价值
V = E + D

描述统计

平均数
x̄ = Σx/n
样本标准差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中位数
排序后数据的中间值
z 分数
z = (x − μ)/σ
正态分布
68% 落在 ±1σ 内,95% 落在 ±2σ 内

概率

补事件
P(not A) = 1 − P(A)
加法公式
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
独立事件
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
条件概率
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
二项分布
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

正态分布

z 分数
z = (x − μ)/σ
小于 x
P(X < x) = Φ(z)
大于 x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
介于两者之间
Φ(z2) − Φ(z1)
百分位数
x = μ + z·σ

方法

  1. 把数值换算为 z 分数:z = (x − μ)/σ。
  2. 查 Φ(z),即 z 左侧的面积。
  3. 右侧面积用 1 − Φ(z);区间面积用两个左侧面积相减。
  4. 求百分位数时反向计算:先由面积求 z,再求 x = μ + z·σ。

置信区间

σ 已知
x̄ ± z·σ/√n
σ 未知
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
临界 z 值
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
样本量
n = (z·σ/E)², rounded up

方法

  1. 在 z(已知总体 σ)和 t(只有样本 s,自由度为 n − 1)之间作出选择。
  2. 求该置信水平下的临界值。
  3. 误差限:E = 临界值 × 标准差/√n。
  4. 区间:x̄ ± E。

假设检验与置信区间

均值的 z 检验
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
均值的 t 检验
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
5% 双侧
若 |z| > 1.96 则拒绝 H0
置信区间
x̄ ± z·σ/√n

方法

  1. 写出 H₀ 和 H₁,并确定是单侧检验还是双侧检验。
  2. 计算检验统计量:(x̄ − μ₀)/(σ/√n),或者用 s 和 t。
  3. 与临界值比较,或求出 p 值。
  4. 若统计量超出临界值(p 小于 α),则拒绝 H₀,并用文字写出结论。

线性回归与相关

平方和
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
斜率
b = Sxy/Sxx
截距
a = ȳ − b·x̄
相关系数
r = Sxy/√(SxxSyy)
残差
e = y − ŷ

2练习题

1.货币的时间价值中等
年0123€2 000FV = ?

你以每年 8% 的利率连续复利投资 €2 000。求 3 年后的价值 FV。

PV = €2 000r = 8%t = 3
FV = €
2.货币的时间价值困难
年0123…9€3 000€3 000€3 000FV = ?

你在每年年初存入 €3 000,共 9 年,第一笔今天存入。账户年利率为 8%。第 9 年年末账户里有多少钱?求 FV。

A = €3 000i = 8%n = 9
FV = €
3.NPV 与 IRR中等
年01234−60 00028 00019 00015 00022 000

一项 €60 000 的投资在第 1 年至第 4 年年末带来以下现金流:€28 000, €19 000, €15 000, €22 000。资本成本为 8%。求净现值 NPV。

r = 8%CF0 = −60 000CF1 = 28 000CF2 = 19 000CF3 = 15 000CF4 = 22 000
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123−20 0008 50015 00010 500

某项目投入 €20 000,在第 1 年至第 3 年年末每年回收 €8 500, €15 000, €10 500。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −20 000CF1 = 8 500CF2 = 15 000CF3 = 10 500
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
年0123…10€926C = ?C = ?C = ? + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券在 10 年后到期,每年付息。到期收益率为 6% 时其售价为 €926。求票面利率 c,以百分比表示。

F = €1 000n = 10P = €926YTM = 6%
c = %
6.债券定价与收益率困难

一只债券的交易价格为 €995,到期收益率为 5%(按年复利),麦考利久期为 8.3 年。如果收益率下降 75 个基点,用修正久期估计新价格 P。

P0 = €995y = 5%D = 8.3Δy = −75 bp
P = €
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€10 000 000re​ = 12%债务€4 000 000rd​ = 4%T = 25.8%

某公司有价值 €10 000 000 的股权和价值 €4 000 000 的债务。其股权成本为 12%,税前债务成本为 4%,税率为 25.8%。求 WACC。

E = €10 000 000D = €4 000 000re = 12%rd = 4%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益€8 000 000re​ = 9%债券5 000 × €970票面利率 6%, n = 8T = 20%

一家公司股权的市场价值为 €8 000 000,股权资本成本为 9%。其债务由 5 000 张债券组成(面值 €1 000,年票息 6%,剩余期限 8 年),每张交易价格为 €970。税率为 20%。以债券的到期收益率作为税前债务成本,求 WACC。

E = €8 000 000re = 9%债券: 5 000 × €970票面利率 = 6%n = 8T = 20%
WACC = %
9.描述统计中等
10152025303540455055

求数据的样本标准差 s:10, 57, 18, 41, 12, 25, 47。

n = 7
s =
10.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 500,标准差为 50。数值低于 520 的比例 P 是多少?

μ = 500σ = 50x = 520
P =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2?3?4?5?6?7?8每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 8 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 8
P =
12.概率困难
n = 12, p = 0.3: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

测试 12 个元件,每个独立地以概率 0.3 失效。至多一个失效的概率 P 是多少?

n = 12p = 0.3
P =
13.正态分布中等
105 s99.9 sX + Y?

X 服从均值 60 s、标准差 5 s 的正态分布;Y 独立,服从均值 45 s、标准差 4 s 的正态分布。求 X + Y 大于 99.9 s 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 99.9 s
P =
14.正态分布困难
10 g0X − Y?

1 号生产线产品的质量 X 与 2 号生产线产品的质量 Y相互独立且服从正态分布:X 的均值为 500 g,标准差为 8 g,Y 的均值为 490 g,标准差为 6 g。求 X 大于 Y 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
15.置信区间中等
x̄E₁ = 3.895%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 64

基于 64 个观测值且 σ 已知的均值 95% 置信区间,其误差范围为 3.8。 用同样的数据计算 90% 区间,其误差范围 E₂ 是多少?

95%n₁ = 64E₁ = 3.890%
E₂ =
16.置信区间困难
μ₁ − μ₂, t(14) = 2.1450LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

对两种肥料进行试验。地块组 1:6 块地,平均产量 70.5 kg,标准差 6 kg。地块组 2:10 块地,均值 79 kg,标准差 5.5 kg。假设方差相等(合并 t,df = n₁ + n₂ − 2)。 求 μ₁ − μ₂ 的 95% 置信区间的误差范围 E。

n₁ = 6x̄₁ = 70.5s₁ = 6n₂ = 10x̄₂ = 79s₂ = 5.595%t(14) = 2.145
E = kg
17.假设检验与置信区间中等
t −2.0302.03

36 名学生的样本平均分为 105.8,样本标准差为 12。求 H₀: μ = 100 的检验统计量 t。

μ₀ = 100x̄ = 105.8s = 12n = 36
t =
18.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.10 下,用容量为 100 的样本对 H₀: μ = 500 与 H₁: μ < 500 进行单侧 z 检验;已知标准差为 5。实际上均值为 498.9。 求该检验的功效 1 − β,以百分比表示。

μ₀ = 500μ = 498.9σ = 5n = 100α = 0.10
1 − β = %
19.线性回归与相关中等
xy127232335442540647xy2463040

表中给出 6 对观测值 x = 广告支出 (k€) 和 y = 销售额 (k€)。 已给出它们的各项和。由这些和求皮尔逊相关系数 r。

n = 6Σx = 21Σy = 223Σx² = 91Σy² = 8551Σxy = 846
r =
20.线性回归与相关困难
xy147254349460563xy24505560x = 2.5

表中给出 5 对观测值 x = 学习小时数 和 y = 考试成绩。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 新得到一个观测值 (2.5, 58)。求其残差 e = y − ŷ。

n = 5(2.5, 58)
e =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 2542 €

货币的时间价值:今天的钱比日后同样数额的钱更值钱,因为它能赚取利息。每期利率为 i 时,金额按 FV = PV·(1 + i)n 增长。一系列等额付款(年金)的价值是把每笔付款加起来,由此得到年金公式。

指数

r·t = 0.08·3 = 0.24
e0.24 = 1.271

终值

FV = 2 000·1.271 = €2 542.50

答案

FV = €2 542.50
2.货币的时间价值

答案: FV = 40460 €

货币的时间价值:今天的钱比日后同样数额的钱更值钱,因为它能赚取利息。每期利率为 i 时,金额按 FV = PV·(1 + i)n 增长。一系列等额付款(年金)的价值是把每笔付款加起来,由此得到年金公式。

普通年金系数

((1 + 0.08)9 − 1)/0.08 = 12.49

先付年金

每笔存款都多投资一年。

FV = 3 000·12.49·1.08 = €40 459.69

答案

FV = €40 459.69
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 10294 €

净现值:以要求回报率 r 把每笔现金流折现到今天,然后相加:NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ。NPV > 0 的项目收益高于 r,创造价值。内部收益率(IRR)是使 NPV = 0 的利率。

各笔现金流的现值

CF0 = −60 000
CF1/(1 + 0.08)1 = 28 000/1.08 = 25 925.93
CF2/(1 + 0.08)2 = 19 000/1.166 = 16 289.44
CF3/(1 + 0.08)3 = 15 000/1.26 = 11 907.48
CF4/(1 + 0.08)4 = 22 000/1.36 = 16 170.66

相加

NPV = €10 293.50

答案

NPV = €10 293.50

NPV 为正,因此项目收益高于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 30.66 %

净现值:以要求回报率 r 把每笔现金流折现到今天,然后相加:NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ。NPV > 0 的项目收益高于 r,创造价值。内部收益率(IRR)是使 NPV = 0 的利率。

夹逼 IRR

利率上升时 NPV 下降,所以 IRR 介于 NPV 为正的利率和 NPV 为负的利率之间。

NPV(30%) = 193.45
NPV(35%) = −1 205.61

缩小范围

线性插值给出初步估计;反复插值(或使用计算器的 IRR 功能)可得到精确利率。

IRR ≈ 30 + 5·193.45/(193.45 − (−1 205.61)) = 30.69%
精确: NPV(30.66%) = 0 → IRR = 30.66%

答案

IRR = 30.66%
5.债券定价与收益率

答案: c = 4.995 %

债券定价:债券价格是其现金流按到期收益率(YTM)折现后的现值:各期票息构成一笔年金,面值在到期时偿还。P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ。收益率高于票面利率时,债券以低于面值的价格交易;反之则高于面值。

面值的现值

1000·(1 + 0.06)−10 = €558.39

票息

C = (926 − 558.39)/7.36 = €49.95

票面利率

c = 49.95/1000 = 4.995%

答案

c = 4.995%
6.债券定价与收益率

答案: P = 1054 €

久期:麦考利久期是债券支付各笔现金流的加权平均时间,以各笔现金流的现值为权重:D = Σ t·PVₜ/P。修正久期 D/(1 + y) 用于估计收益率小幅变化时价格变化的百分比:%ΔP ≈ −Dmod·Δy。

修正久期

Dmod = 8.3/1.05 = 7.905

估计的价格变化

%ΔP ≈ −7.905·(−0.0075) = 5.929%
P ≈ 995·(1 + 0.05929) = €1 053.99

答案

P = €1 053.99

久期是线性估计;收益率变化较大时,凸性会使实际价格略高一些。

7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 9.419 %

资本成本:CAPM 给出股东要求的回报率:re = rf + β·(rm − rf)。加权平均资本成本按市场价值对股权和债务加权:WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T),其中 V = E + D。利息可在税前扣除,因此有 (1 − T)。

权重

V = €14 000 000, E/V = 0.7143, D/V = 0.2857

WACC

WACC = 0.7143·12% + 0.2857·4%·(1 − 0.258) = 9.419%

答案

WACC = 9.419%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.564 %

资本成本:CAPM 给出股东要求的回报率:re = rf + β·(rm − rf)。加权平均资本成本按市场价值对股权和债务加权:WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T),其中 V = E + D。利息可在税前扣除,因此有 (1 − T)。

债务成本 (YTM)

970 = 60·(1 − (1 + y)−8)/y + 1000/(1 + y)8
y = 6.493%

市场价值

D = 5 000·€970 = €4 850 000
V = €12 850 000, E/V = 0.6226, D/V = 0.3774

WACC

WACC = 0.6226·9% + 0.3774·6.493%·(1 − 0.2) = 7.564%

答案

WACC = 7.564%
9.描述统计

答案: s = 18.4

描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。

平均数

x̄ = 210/7 = 30

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−20)² + 27² + (−12)² + 11² + (−18)² + (−5)² + 17² = 2032

标准差

s = √(2032/6) = 18.4

答案

s = 18.4
10.描述统计

答案: P = 0.6554

描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。

标准化

z = 0.4

标准正态分布表

Φ(0.4) = 0.6554
P = 0.6554

答案

P = 0.6554
11.概率

答案: P = 0.7674

概率:在等可能结果下,P(A) = 有利结果数/总数。独立事件相乘:P(A 且 B) = P(A)·P(B)。补事件常常有用:P(至少一个) = 1 − P(一个都没有)。二项分布:在 n 次独立试验中,成功概率为 p,P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

补事件

P(没有六点) = (5/6)8 = 0.2326
P = 1 − 0.2326 = 0.7674

答案

P = 0.7674
12.概率

答案: P = 0.08503

概率:在等可能结果下,P(A) = 有利结果数/总数。独立事件相乘:P(A 且 B) = P(A)·P(B)。补事件常常有用:P(至少一个) = 1 − P(一个都没有)。二项分布:在 n 次独立试验中,成功概率为 p,P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

零个和一个失效

P(X = 0) = 0.712 = 0.01384
P(X = 1) = 12·0.3·0.711 = 0.07118

相加

P = 0.01384 + 0.07118 = 0.08503

答案

P = 0.08503
13.正态分布

答案: P = 0.7881

正态变量的和与差:若 X 和 Y 相互独立且服从正态分布,则 X + Y 与 X − Y 也服从正态分布。均值相加或相减:E(X ± Y) = μX ± μY。方差总是相加,差也是如此:Var(X ± Y) = σX² + σY²,所以 σ = √(σX² + σY²)。标准差从不直接相加。n 个独立同分布项的总和,均值为 n·μ,标准差为 σ·√n。然后照常标准化:z = (x − 均值)/σ,再查 Φ(z)。

和的分布

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6.403 s

标准化

z = (99.9 − 105)/6.403 = −0.8

上尾

P = 1 − Φ(−0.8) = 1 − 0.2119 = 0.7881

答案

P = 0.7881
14.正态分布

答案: P = 0.8413

正态变量的和与差:若 X 和 Y 相互独立且服从正态分布,则 X + Y 与 X − Y 也服从正态分布。均值相加或相减:E(X ± Y) = μX ± μY。方差总是相加,差也是如此:Var(X ± Y) = σX² + σY²,所以 σ = √(σX² + σY²)。标准差从不直接相加。n 个独立同分布项的总和,均值为 n·μ,标准差为 σ·√n。然后照常标准化:z = (x − 均值)/σ,再查 Φ(z)。

差的分布

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

标准化

z = (0 − 10)/10 = −1

概率

P = 1 − Φ(−1) = 0.8413

答案

P = 0.8413
15.置信区间

答案: E₂ = 3.189

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

误差范围之比

E₂/E₁ = (1.645/1.96)·√(64/64) = 0.8393

新的误差范围

E₂ = 3.8·0.8393 = 3.189

答案

E₂ = 3.189
16.置信区间

答案: E = 6.296 kg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

合并标准差

sp² = (5·6² + 9·5.5²)/14 = 32.3
sp = 5.684

误差范围

E = 2.145·5.684·√(1/6 + 1/10) = 6.296

答案

E = 6.296 kg
17.假设检验与置信区间

答案: t = 2.9

均值检验:检验统计量衡量样本均值离 H₀ 所声称的值有多少个标准误:σ 已知时 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n),由样本估计时 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。置信区间为 x̄ ±(临界值)·(标准误)。

标准误

SE = 12/√36 = 12/6 = 2

检验统计量

t = (105.8 − 100)/2 = 2.9

答案

t = 2.9
t0.025; df = 35 = 2.03

|t| > 2.03,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

18.假设检验与置信区间

答案: 1 − β = 82.07 %

检验功效:功效 = 1 − β,是 H₀ 为假时拒绝 H₀ 的概率。由 μ₀ 和 z_α 求出临界值 x̄c,再用真实均值计算落在 x̄c 以外的概率:z = (x̄c − μ)/(σ/√n)。

临界样本均值

SE = 5/√100 = 0.5
x̄c = 500 − 1.282·0.5 = 499.4

真实均值下的 z

z = (499.4 − 498.9)/0.5 = 0.918

功率

功效 = P(Z < 0.918) = 82.07%
1 − β = 82.07%

答案

1 − β = 82.07%
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9658

最小二乘回归:设 x̄ 和 ȳ 为均值,Sxx = Σ(x − x̄)²,Syy = Σ(y − ȳ)²,Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ),则直线 ŷ = a + b·x 的斜率 b = Sxy/Sxx,截距 a = ȳ − b·x̄,因此它总是通过 (x̄, ȳ)。皮尔逊相关系数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) 介于 −1 与 1 之间;r² 是 y 的变异中能被该直线解释的比例。

中心化后的和

Sxy = 846 − 21·223/6 = 65.5
Sxx = 91 − 21²/6 = 17.5
Syy = 8551 − 223²/6 = 262.8

相关系数

r = 65.5/√(17.5·262.8) = 0.9658

答案

r = 0.9658
20.线性回归与相关

答案: e = 5.3

最小二乘回归:设 x̄ 和 ȳ 为均值,Sxx = Σ(x − x̄)²,Syy = Σ(y − ȳ)²,Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ),则直线 ŷ = a + b·x 的斜率 b = Sxy/Sxx,截距 a = ȳ − b·x̄,因此它总是通过 (x̄, ȳ)。皮尔逊相关系数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) 介于 −1 与 1 之间;r² 是 y 的变异中能被该直线解释的比例。

均值

x̄ = 15/5 = 3
ȳ = 273/5 = 54.6

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 38

回归直线

b = 38/10 = 3.8
a = 54.6 − 3.8·3 = 43.2
ŷ = 43.2 + 3.8·x

预测值

ŷ = 43.2 + 3.8·2.5 = 52.7

残差

e = 58 − 52.7 = 5.3

答案

e = 5.3

该点位于直线上方。

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